Soluciones
La mayoría de las cosas de tu vida diaria son mezclas. La leche es una mezcla. El champú es una mezcla. El aire es una mezcla. Una mezcla son dos o más sustancias que se mezclan pero no se combinan químicamente.
Hay dos tipos diferentes de mezclas: heterogéneas y homogéneas. En una mezcla heterogénea como salsa o sopa de pollo con fideos, las diferentes sustancias se distinguen entre sí. En mezclas homogéneas , las diferentes sustancias del interior son indistinguibles entre sí. Las propiedades físicas de una mezcla homogénea como el aire o Gatorade son uniformes.
Las soluciones son mezclas homogéneas hechas de un soluto y un solvente. Los solutos son sustancias que se disuelven. Los solventes son las sustancias que hacen la disolución.
Las soluciones pueden estar hechas de dos fases cualesquiera de la materia. Las soluciones pueden estar compuestas por gases disueltos en gases, sólidos disueltos en líquidos o líquidos disueltos en líquidos. La mayoría de las veces, las soluciones se componen de un soluto sólido y un solvente líquido. A menudo se hace referencia al agua como el solvente universal porque es capaz de disolver muchas sustancias diferentes. En esta lección, veremos ejemplos de soluciones hechas de solutos sólidos y agua como solvente.
Una de las cualidades más importantes de una solución es su concentración. Una solución no se combina químicamente, por lo que puede tener diferentes cantidades de soluto disueltas en el solvente. Más soluto por solvente significa una solución más concentrada. De manera similar, menos soluto por solvente significa una solución menos concentrada. La concentración de una solución se describe con mayor frecuencia en términos de molaridad. La molaridad es el número de moles de un soluto por litro de solución. Tiene las unidades M o mol / L.
La concentración de una solución también se puede describir en términos de molalidad. La molalidad es la masa del soluto por kilogramo de disolvente.
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La unidad de molalidad es una m minúscula en cursiva . La molalidad es útil cuando se realizan cálculos que involucran los puntos de ebullición o congelación de las soluciones.
Por último, la concentración de la solución también se puede describir como porcentaje en masa , que es el porcentaje en masa del soluto en la solución. El porcentaje de masa se puede calcular dividiendo la masa del soluto por la masa de la solución y multiplicando el resultado por 100%. El porcentaje de masa se utiliza a menudo en el análisis de soluciones, como los informes de calidad del agua.
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Cálculo de molaridad, molalidad y porcentaje de masa
Imagine que trabaja para una empresa de suministro de productos químicos y, por cada solución que haga, debe proporcionar un informe de concentración en términos de molaridad, molalidad y porcentaje de masa.
Hoy, hay que disolver 85,58 g de sacarosa (azúcar de mesa) en 1,5 L de agua. La masa molar de sacarosa es 342,3 g por mol.
La primera tarea de nuestra lista es calcular la molaridad para esta solución usando la ecuación de molaridad:
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Tenemos litros de solución que se nos dan, pero debemos calcular el número de moles dados tanto la masa de sacarosa como la masa molar de sacarosa.
Para encontrar moles de sacarosa, dividimos la masa dada de sacarosa por la masa molar de sacarosa:
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Ahora, dividimos nuestro número de moles de soluto por nuestros litros de solución para encontrar la molaridad:
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Nuestra siguiente tarea es encontrar la molalidad usando nuestra ecuación de molalidad:
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Sabemos que tenemos 0,25 moles de soluto (acabamos de descubrirlo en el problema anterior) y 1,5 litros de disolvente. Debemos convertir litros de solvente en kilogramos de solvente. La densidad del agua es 1 kg / L, lo que significa que la masa de un litro de agua es igual a un kilogramo. Tenemos 1,5 L de agua, lo que equivale a 1,5 kg de agua.
Ahora dividimos nuestro número de moles de soluto por kilogramos de solvente para encontrar la molalidad:
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Para determinar el porcentaje en masa de la misma solución, usaríamos la siguiente ecuación:
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Para ello, es fundamental tener las mismas unidades de masa tanto para el soluto como para la solución. Voy a usar gramos.
Tenemos 85,58 gramos de sacarosa y 1,5 kg de agua. Hay 1000 g en 1 kg, por lo que tenemos 1500 g de agua. Observe que sumamos la masa del solvente a la masa del soluto para encontrar la masa total de la solución. Ahora conectamos esta información en nuestra ecuación y resolvemos.
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Hemos terminado nuestro informe y podemos pasar al siguiente elemento.
Electrolitos y no electrolitos
¡La similitud entre el término ‘electrolito’ y ‘electricidad’ no es una coincidencia! En la década de 1880, el químico sueco Svante Arrhenius reconoció que algunas soluciones podían conducir la electricidad. Señaló que el número de iones disueltos en la solución está directamente relacionado con la fuerza del potencial eléctrico de la solución. Los compuestos que se disuelven rompiéndose en iones y conducen la electricidad en solución se conocen como electrolitos . La mayoría de las sales, ácidos y bases solubles son electrolitos.
Los compuestos que se disuelven en agua pero no conducen electricidad se conocen como no electrolitos . Los no electrolitos son a menudo compuestos unidos covalentemente como azúcares o alcoholes.
No todos los electrolitos tienen la misma fuerza. Los electrolitos que son conductores fuertes de electricidad se conocen como electrolitos fuertes . Los ejemplos de electrolitos fuertes incluyen cloruro de sodio, ácido clorhídrico e hidróxido de sodio.
Otros electrolitos que conducen mal la electricidad se conocen como electrolitos débiles . Las sustancias como el ácido acético, el ácido cítrico o el amoníaco son electrolitos débiles.
Sustancias iónicas y covalentes
Como se mencionó en el segmento de electrolitos, los compuestos que producen iones en solución son los mejores electrolitos. Los compuestos que contienen iones son compuestos iónicos. Los compuestos iónicos son compuestos con carga neutra hechos de un ión metálico positivo unido por atracción electrostática a un ión no metálico negativo. Muchos compuestos iónicos se pueden disolver en agua. Estos compuestos iónicos son electrolitos fuertes. Otros compuestos iónicos se disuelven mal en agua. Estos compuestos iónicos son electrolitos débiles.
Es difícil predecir si un compuesto iónico será un electrolito fuerte o débil sin un poco de ayuda. Esta tabla de reglas de solubilidad está diseñada para ayudar a determinar si un compuesto iónico se disolverá en agua o no. La primera columna muestra un ion o grupo de iones. La segunda columna indica la solubilidad general de esos iones, y la tercera columna enumera cualquier excepción a la solubilidad general de los iones en la primera columna. Por ejemplo, todos los elementos del grupo 1 son solubles, sin excepciones. Los cloruros suelen ser solubles, excepto cuando están en forma de cloruro de plata (AgCl), cloruro de mercurio (II) (Hg 2 Cl 2 ) o cloruro de plomo (II) (PbCl 2 ).
| Ion | Solubilidad | Excepciones |
|---|---|---|
| Elementos del grupo 1 (Li, Na, K, etc.) | soluble | ninguna |
| Amonio NH 4 + | soluble | ninguna |
| Nitratos NO 3 – | soluble | ninguna |
| Cloruros Cl – | soluble | excepto AgCl, Hg 2 Cl 2 y PbCl 2 |
| Sulfatos SO 4 -2 | soluble | ninguna |
| Carbonatos CO 3 -2 | insoluble | excepto NH 4 + y aquellos formados por elementos del Grupo 1 |
| Hidróxidos OH – | insoluble | excepto los formados por elementos del Grupo 1 |
| Sulfuros S -2 | insoluble | excepto NH 4 + y los formados por elementos de los Grupos 1 y 2 |
Los no electrolitos suelen ser compuestos covalentes, que se forman cuando dos o más no metales se unen al compartir electrones. Si bien algunos de estos compuestos, como el azúcar, pueden disolverse bien en agua, generalmente no se disocian para producir iones. Algunos compuestos covalentes, como el electrolito débil de amoníaco, pueden hacer que otros compuestos formen iones, pero el amoníaco en sí no se disocia.
Resumen de la lección
Una mezcla es cuando dos o más sustancias ocupan el mismo espacio pero no están combinadas químicamente. Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.
Una de las propiedades más importantes de una solución es su concentración. La concentración puede expresarse en términos de:
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Los electrolitos son sustancias que se disuelven rompiéndose en iones en solución y conducen la electricidad. Las soluciones de electrolitos pueden conducir electricidad. Las soluciones que se disuelven en agua pero no conducen electricidad no son electrolitos.
Los compuestos iónicos son generalmente electrolitos. Los compuestos covalentes generalmente no son electrolitos.
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya terminado con esta lección, podrá:
- Definir mezcla, solución, soluto y solvente
- Diferenciar entre mezclas heterogéneas y homogéneas
- Explica las tres formas de expresar la concentración.
- Describir qué son los no electrolitos y los electrolitos fuertes y débiles.
- Resumir las diferencias entre compuestos iónicos y covalentes
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